生物化学普通生物化学.ppt
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1、生物化学(普通生物化学)生物化学(普通生物化学)考研答疑考研答疑蛋白质化学蛋白质化学酶酶蛋白质的分解和氨基酸代谢蛋白质的分解和氨基酸代谢核酸化学核酸化学核酸的分解和核苷酸代谢核酸的分解和核苷酸代谢生物氧化生物氧化一、蛋白质的组成(元素组成,化学组成)一、蛋白质的组成(元素组成,化学组成)二、蛋白质的结构二、蛋白质的结构(一级、二级、三级、四级结构)(一级、二级、三级、四级结构)三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质(等电点、分子量、胶体、沉淀反应、颜色(等电点、分子量、胶体、沉淀反应、颜色反应、变性与复性)反应、变性与复性)(一)蛋白质的元素组成:C、H、O、N 及少量的及少量的 S 特点:特点:N
2、 在各种蛋白质中的平均含量为在各种蛋白质中的平均含量为16%因为样品含氮量平均在因为样品含氮量平均在16%,取其倒数,取其倒数100/16=,即为蛋白质换算系数,其含义是样品中,即为蛋白质换算系数,其含义是样品中每存在每存在1g元素氮,就说明含有元素氮,就说明含有 蛋白质);故:蛋白质);故:凯氏凯氏定氮法定氮法 蛋白质含量蛋白质含量=蛋白质含氮量蛋白质含氮量优点:优点:对原料无选择性,仪器简单,方法也简单。对原料无选择性,仪器简单,方法也简单。缺点:缺点:易将无机氮易将无机氮(如核酸中的氮如核酸中的氮)都归入蛋白质中。都归入蛋白质中。(二)蛋白质的水解1、完全水解完全水解:用浓酸、碱将蛋白质
3、:用浓酸、碱将蛋白质 完全水解为完全水解为氨基酸氨基酸。酸水解酸水解:无消旋作用,产物为:无消旋作用,产物为L-氨氨 基酸。基酸。碱水解碱水解:多数:多数氨基酸氨基酸被破坏,有消被破坏,有消 旋现象。旋现象。2、部分水解:一般用酶或稀酸在较温和条件下,将蛋白质分一般用酶或稀酸在较温和条件下,将蛋白质分子切断,产物为分子大小不等的肽段和子切断,产物为分子大小不等的肽段和氨基酸氨基酸。(三)氨基酸(三)氨基酸氨基酸氨基酸是蛋白质水解的最终产物,是组成蛋是蛋白质水解的最终产物,是组成蛋白质的基本单位。从蛋白质水解物中分离出白质的基本单位。从蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种,除脯氨酸和羟脯氨酸来
4、的氨基酸有二十种,除脯氨酸和羟脯氨酸外,这些天然氨基酸在结构上的共同特点为:外,这些天然氨基酸在结构上的共同特点为:(1)与羧基相邻的与羧基相邻的-碳原子上都有一个氨基,因碳原子上都有一个氨基,因而称为而称为-氨基酸氨基酸。(2)除甘氨酸除甘氨酸外外,其它所有氨基酸分子中的其它所有氨基酸分子中的-碳碳原子都为不对称碳原子。目前已知的天然蛋原子都为不对称碳原子。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为白质中氨基酸都为L-型型。R(3)按R基团的极性分:极性极性氨基酸:氨基酸:极性极性不带电荷不带电荷:丝、苏、天冬酰胺、:丝、苏、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪、半胱、谷氨酰胺、酪、半胱、极性极性带正电荷带正电荷:
5、组、赖、精、:组、赖、精、极性极性带负电荷带负电荷:天冬、谷、:天冬、谷、非极性非极性氨基酸:氨基酸:甘、丙、缬、亮、异亮、甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、甲硫、脯、色、苯丙、甲硫、脯、色、(4)按人体是否可合成来分:必需氨基酸必需氨基酸:机体不能自身合成,必须由食:机体不能自身合成,必须由食物供给的氨基酸。物供给的氨基酸。甲硫、色、赖、缬、异亮、亮、苯丙、苏、甲硫、色、赖、缬、异亮、亮、苯丙、苏、半必需氨基酸半必需氨基酸:人体可合成,但幼儿期合成:人体可合成,但幼儿期合成速度不能满足需要。速度不能满足需要。组组*、精、精*、非必需氨基酸非必需氨基酸:机体可自身合成的氨基酸。:机体可自身合成的氨基
6、酸。(5)氨基酸的重要理化性质(1)光吸收光吸收:构成蛋白质的构成蛋白质的20种氨基酸在可见种氨基酸在可见光区都没有光吸收,但在远紫外区光区都没有光吸收,但在远紫外区(pI,蛋白质粒子,蛋白质粒子带负电荷,在电场中向带负电荷,在电场中向正极移动;当正极移动;当pHpI,蛋白质粒子带正电荷,蛋白质粒子带正电荷,在电场中向负极移动。在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电这种现象称为蛋白质电泳泳(Electrophoresis)。三、蛋白质的胶体性质蛋白质的水溶液是一种稳定的亲水胶。蛋白质的水溶液是一种稳定的亲水胶。由于蛋白质的分子量很大,大小在由于蛋白质的分子量很大,大小在1-100nm范围内,
7、它在水中能够形成胶体溶范围内,它在水中能够形成胶体溶液。液。同种电荷互相排斥;不同种电荷互相排斥;不能通过半透膜;能通过半透膜;分子周围有双电子层和水化层,有利于稳分子周围有双电子层和水化层,有利于稳定蛋白质胶体系统。定蛋白质胶体系统。由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜,由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜,因此可以应用因此可以应用透析法透析法将非蛋白的小分子杂将非蛋白的小分子杂质除去质除去四、沉淀反应蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。所带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件,将影响蛋白质的溶解性质改变溶液的条件,将影响
8、蛋白质的溶解性质在适当的条件下,蛋白质能够从溶液中沉淀在适当的条件下,蛋白质能够从溶液中沉淀出来。出来。方法:方法:等电点沉淀,盐析,有机溶剂,重金等电点沉淀,盐析,有机溶剂,重金属盐,生物碱试剂属盐,生物碱试剂盐析:在蛋白质的水溶液中加入高浓度的中性盐,使蛋白质从溶液中析出的现象称为盐析。原因,硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等中性盐可有效破坏蛋白质的水化层和中和电荷,从而使蛋白质沉淀。盐溶:盐溶:一般在低盐浓度的情况下,蛋白质的一般在低盐浓度的情况下,蛋白质的溶解度随盐浓度的升高而增加,这种现象称溶解度随盐浓度的升高而增加,这种现象称为盐溶。为盐溶。五、蛋白质的变性(denaturation)和复性
9、(renaturation)天然蛋白质在理化因素的影天然蛋白质在理化因素的影响下,高级结构发生变化,响下,高级结构发生变化,理化性质和生物学功能改变理化性质和生物学功能改变或丧失,但一级结构保持不或丧失,但一级结构保持不变,这种现象叫变,这种现象叫蛋白质的变蛋白质的变性。性。引起变性的主要因素是热、引起变性的主要因素是热、紫外光、激烈的搅拌以及强紫外光、激烈的搅拌以及强酸和强碱等。酸和强碱等。六六.蛋白质的紫外吸收蛋白质的紫外吸收蛋白质的蛋白质的紫外吸收紫外吸收大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。酪氨酸和色氨酸。这三种氨基酸的在这三种氨基
10、酸的在280nm 附近有最大吸收。附近有最大吸收。因此,大多数蛋白质在因此,大多数蛋白质在280nm 附近显示强的附近显示强的吸收。吸收。利用这个性质,可以对蛋白质进行定性鉴定。利用这个性质,可以对蛋白质进行定性鉴定。蛋白质酶促降解及氨基酸代谢蛋白质酶促降解及氨基酸代谢 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 氨基酸的分解与转化氨基酸的分解与转化 氨的同化及氨基酸的生物合成氨的同化及氨基酸的生物合成氧化脱氨基作用 氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。程称为氧化脱氨基作用。普遍存在于动物细胞中,主要在普遍存在于动物细胞中,主要
11、在肝中进行。肝中进行。主要有以下两种类型:主要有以下两种类型:-氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶(氨基酸氧化酶(FAD、FMN)-酮酸酮酸 R-CH-COO-NH+3|R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸+H2O -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二 酸酸酸酸+NH3NADNAD(P P)+NADNAD(P P)HH转氨基作用-氨基酸氨基酸1 R1-CH-COO-NH+3|-酮酸酮酸1 R1-C-COO-O|R2-C-COO-O|-酮酸酮酸2 R2-CH-COO-NH+3|-氨基酸氨基酸2转氨酶转氨酶(辅酶:磷酸吡哆醛)(辅酶:磷酸吡哆醛)在
12、转氨酶的催化下,在转氨酶的催化下,-氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮酮酸的酮基碳原子上,结果原来的基碳原子上,结果原来的-氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的-酮酸,而原来酮酸,而原来的的-酮酸则形成了相应的酮酸则形成了相应的-氨基酸,这种作用称为转氨基作用氨基酸,这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。或氨基移换作用。辅酶:所有转所有转氨酶辅酶氨酶辅酶为磷酸吡为磷酸吡哆醛哆醛,并,并作为作为 脱羧作用、脱羧作用、脱氨作用、脱氨作用、消旋作用消旋作用的辅酶。的辅酶。联合脱氨基作用a a、转氨酶与、转氨酶与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联b b、转氨基作用与嘌呤核苷酸
13、循环相偶联、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联(1 1)概念)概念 转氨基作用和氧化脱氨基作用联转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。合进行的脱氨基作用方式。是体内氨基酸的脱氨基的主要方式。是体内氨基酸的脱氨基的主要方式。(2 2)类型)类型转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H H2 20+NAD0+NAD+NHNH3 3+NADH+NADH-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸苹果酸苹果酸延胡索
14、酸延胡索酸腺苷酸腺苷酸次黄苷酸次黄苷酸NH3、-酮酸、胺酮酸、胺氨基酸降解产物的去向(1 1)重新生成氨基酸重新生成氨基酸(2 2)谷氨酰胺和天冬酰氨的生成谷氨酰胺和天冬酰氨的生成(3 3)尿素的生成尿素的生成尿素循环尿素循环(4 4)合成其他含合成其他含N N物质物质鸟鸟氨氨酸酸循循环环氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质基质线线
15、粒粒体体胞液胞液NH2-C-NH2NH2-C-NH2OO尿素尿素氨的同化氨的同化植物体中的植物体中的N N源(硝酸还原生成)源(硝酸还原生成)NONO3 3-v氨同化的途径氨同化的途径GluGlu的形成途径的形成途径氨甲酰磷酸形成途径氨甲酰磷酸形成途径硝酸还原酶硝酸还原酶NONO2 2-亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NHNH3 3AAPro 其它含其它含N N化合物化合物酶(EnzymeEnzyme)酶的化学本质及组成(大多数酶是大多数酶是蛋白质蛋白质,某些某些RNA具有催化活性具有催化活性)酶的作用机制(酶催化作用的酶催化作用的中间产物中间产物学说学说,活性中心活性中心)影响酶促反应速度的因素(酶
16、促反应动力学酶促反应动力学)一、酶的化学本质及组成分类(一)酶的特点催化效率高、酶易失活、酶活性受调控、高度专一性催化效率高、酶易失活、酶活性受调控、高度专一性绝对专一性绝对专一性:只作用一种底物。:只作用一种底物。相对专一性相对专一性:作用于一类底物。:作用于一类底物。包括键专一性和簇包括键专一性和簇(基团)专一性。(基团)专一性。立体异构专一性立体异构专一性:这类酶不能辨别底物不同的立体异:这类酶不能辨别底物不同的立体异构体,只对其中的某一种构型起作用,而不催化其他构体,只对其中的某一种构型起作用,而不催化其他异构体。包括异构体。包括旋光异构专一性旋光异构专一性和和几何异构专一性几何异构专
17、一性。(二)酶的组成(二)酶的组成1、单纯酶、单纯酶(简单蛋白质)(简单蛋白质)2、结合酶:、结合酶:酶蛋白酶蛋白+辅因子辅因子=全酶全酶辅因子辅因子(cofacter):热稳定的非蛋白小分子。:热稳定的非蛋白小分子。辅酶辅酶(coenzyme):结合较结合较松松,可透析去除可透析去除;辅基辅基(prosthetic grup):结合较结合较紧紧,透析不易除去透析不易除去。酶蛋白酶蛋白负责专一性;负责专一性;辅因子辅因子负责电子、原子或基团转移。负责电子、原子或基团转移。同一辅因子可与多种不同酶蛋白结合,显示不同同一辅因子可与多种不同酶蛋白结合,显示不同催化活性催化活性按酶的分子特点分:1、单
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